真正的高清数字电视的技术实现与应用研究

2008-08-29 09:51:34来源: 互联网 关键字:技术  实现  应用研究

    如今的视频会议已经形成了多厂家供货、各种高清产品层出不穷的局面,高清产品的技术大大成熟,成本也大幅度降低,部署高清视频会议的用户也越来越多,可以说,整个高清视频会议系统的产业氛围已经逐步形成,视频会议开始步入高清时代。
   
    2005年10月,美国Lifesize首先推出第一款720p高清终端,一年之后,Cisco推出1080p网真系统,KEDACOM今年5月份推出第一款1080p通用视频会议系统,标志着中国市场上,高清视频会议系统进入群雄逐鹿阶段。
   
    所谓的高清,和以前的视频会议系统相比,具有哪些优势呢?720p、1080p又是如何划分的呢?视频会议的清晰度可以分为CIF、4CIF、720p、1080i/p几种,720p就可以算做是高清了,它是传统CIF9倍左右,1080p是2.25倍720p,传统CIF20倍,从尺寸上了解,他的清晰度比720p更高一倍。
   
什么才是真正的高清
   
    1080p是怎样定义的呢?一开始是美国电影电视工程师协会(SMPTE)制定的最高等级的高清数字电视的格式标准,有效显示格式为:1920×1080。视频会议开始的时候,把D1作为高清标准,D1在数字电视领域是480i格式,在国内P质模式下是4CIF,704×570。还有D2、D3、D4、D5更高格式的标准。720p其实是D4标准,D4标准还要求60赫兹,就是720×60p。现在很多厂商推出所谓的高清其实是720×30p,并不是严格意义上的高清。1080有两个格式,1080i和1080p,1080i的格式是隔行扫描,1080p是逐行扫描,一开始定义时候,1080p在美国是60赫兹,1080p用的最多的是30p以下的片源头,1080p是现在已经定义的最高的高清数字电视标准。
   
    现在很多用户对于各种厂商标榜的高清眼花缭乱,搞不清楚哪些产品才是真正的高清,这里我们可以看看现在一些高端视频会议产品到底在用哪些高清分辨率:第一个发布高清视频会议的LafesizeRoom是720p,PolycomHDX9004是720×30p,Tandberg的Edge95是720p×30p,SONY的HG90是720p×30p/60p,CiscoTelepresence是720p×30p和1080p×30p,HP的Lalo是720p×30p。柯达KDV7910是720p30p/60p、1080i×60i、1080p×30p。柯达1080p高清终端是第一个可以通用化1080p高清产品。
  
高清视频的真正标准是1080p
   
    对于用户来说,市场上存在720p、1080i、1080p这三种比较常见的高清标准,到底哪种分辨率将会成为主流,更高的分辨率会带来成本的提高吗?更高的分辨率到底可以带来哪些好处呢?
   
    从标准上看,视频会议领域本身标准最高的是1080p;从视频的外围看,例如HDTV,无论怎样,视频会议必须要把这种高清的内容显示出来,所以视频会议的标准需要跟显示行业的标准相适配。HDTV有几个标准:ITU标准是1920×1080,逐行或者2:1隔行扫描,逐行时候包括23、24、25、29、30、50、60帧,在隔行时候是50、60帧。

ITU高清标准里明确1080i或者1080p是标准
   
    美国电影电视工程师协会标准同样是1920×1080,逐行或者隔行扫描。国家广电总局标准1920×1080,逐行或者2:1隔行扫描,逐行25帧,隔行50帧。从以上分析就可以看出,无论ITU还是美国电影协会标准还是中国广电总局的标准,下一步的HDTV标准肯定是1080标准,无论是1080i还是1080p。
   
视频会议的周边设备已经进入1080p时代
   
    接下来是1080标准显示设备,比如HD平板电视或者HD投影仪,在2002年时候很多平板电视都是720p标准,1366×756,是720p标准,有机构分析认为,再过五年以上才可能有1080p出现。但是现在来看,无论是合资品牌,还是国产品牌,都普遍支持1080p电视机,一台40寸合资品牌1080p电视机仅有一万多元,国产品牌可能会更便宜一些,而且上面可以打HD标志,物理分辨率是1080p。另外投影仪,大量厂商都提出了高清投影仪的概念,以往的投影仪分辨率都是VGA、SVGA,现在很多高清投影仪都支持1080P,价格只比传统投影仪贵一点点,包括BenQ、三洋等等都推出了1080p投影仪,在显示设备上,1080p完全具备了。
   
    再看1080p摄像机,对于视频会议来说摄像机非常关键。通用的摄像机中,家用DV普通向HD-DV演进,均支持1080i制式,包括索尼、佳能、松下、三星、JVC厂商都提出HD-DV产品,而且这些产品售价并不是很高。另外视频会议领域的专业摄像机,最新高清会议摄像机EVHD可以支持1080×60i、50i、30p、25p,还可以支持720×60p、50p、30p、25p。
   
    另外从片源来看,1080p也已经开始普及。目前美国的整个电影行业都已经支持蓝光,包括华纳兄弟、索尼电影、环球影业、派拉蒙影片、迪斯尼和二十世纪福克斯等,他们未来所发行的高清影碟也将基于蓝光格式。在国内已经可以购买到SONY散光DVDBDP-S300,售价4999元,SONYPS3可支持1080p,Pioneer等厂商均推出了蓝光DVD刻录机,可以把影像通过蓝光方式刻录下来作为片源区播放。中国市场上的高清影碟,下一步无论蓝光还是HD-DVD,对家庭来说,未来肯定往1080p方向发展,数字影院、家庭娱乐、家里电视机都用1080p,大家都在用1080p,难道更专业的视频会议还要用更低的标准吗?

    从以上分析来看,无论从理论标准,还是从显示行业的各种设备来说,1080p已经成为了不可阻挡的趋势,对于专业的视频会议制造商来说,现在已经具备了1080p视频会议整体解决方案。
   
科达致力于提供大众化的1080p解决方案
   
    科达公司是专业的视频会议解决方案提高商,是第一个推出公众化的、可以低成本部署的1080p解决方案的企业。这个方案叫至臻高清,涵盖了终端、MCU和管理系统。其中的一个产品叫7910,可以支持1080p,同时也可以兼容1080i、720p,以及4CIF、CIF,但是支持最高清晰段的1080p。根据泰尔实验室测试结果来看,科达的至臻高清方案中,720p、1080i、1080p测试都通过了,成为中国第一家通过全国测试的厂商。

1080p具有哪些优势
   
    1080p与720p相比,其优势可以分为六个方面:
   
    第一是更高的清晰度,分辨率是720p的2.25倍,图像更细腻清晰;
   
    第二,1080i/p的实际分辨率就是1920×1080,跟HDTV物理分辨率一致,这样的好处是,如果把1080p图像在1080p的电视机上播放的时候,每个点都有一个对应的象素,不需要再做任何的处理。而如果是720p图像放到1080p电视机上播放,需要电视机拉伸,这时候不同电视机处理方案也不一样,经常性的会导致变形。即使从观感上来看,两者也大不相同。1080p的图象边缘非常清晰,没有任何锯齿感。由于电视机都识别1080p,视频会议终端如果用720p的话,需要花很多代价处理高清标准码,让电视机拉伸会损失很多图像质量,给用户带来非常不好的用户体验。
   
    第三,更好的用户体验。科达在推出高清的时候,非常关注用户的体验,与思科网真的理念一样,科达认为,更好的视频,不单单是1080p的分辨率,还需要更高的带宽。柯达至臻高清最高可以支持8兆带宽,点对点的,比传统720p带宽提高了1倍以上,对于政府行业来说提供8兆带宽并不难。其次是具有更好的流畅度,柯达至臻高清可支持60场/秒或者60帧/秒的视频图像,比传统720/30p视频会议系统高一倍,可实现更好的图像流畅度,特别是运动图像会明显感觉流畅很多;对于视觉来说,60帧/秒长久看不会疲劳,而经常看30帧/秒的很容易疲劳。
   
    第四是可以用单一芯片,至臻高清采用了单一芯片编解码技术,整个1080p通过一个芯片对整幅画面进行处理,而传统的720p视频会议终端一般采用多DSP协同处理方式。多DSP需要把图像切开,然后再合并,里面有一个切割、合并的动作,还要做数据搬运。这些处理过程都会在某种程度上导致视频质量的问题。单芯片处理技术和多DSP处理技术相比,减少了这些机制和过程,从而至臻高清可以拥有更低的延时和更好的图像的流畅度。
    
    第五,1080p有更好的会议协作,因为1080p终端已经具备更高解析度编解码能力,实现双流的时候比传统视频会议能力更强。1080p象素是720p的2.25倍,运算能力本身就是传统高清视频会议的2.25倍,这时候可以很容易的实现多路高清,比如传一个全动态720p图像,辅助视频也是全帧率的720p图像,一台终端同时传两路高清,任何片源都可以作为第二个视频流进行传输,两路视频都可以达到1280×720。对于静态双流也非常棒,在静态双流时候,至臻高清可以实现SXGA分辨率,可以实现20帧/秒以上传输速率。至臻高清可以随时共享FLASH和影片,只要在电脑上播放的,都可以实时传输到另外一个会场。具有更强的性能之后,就具有更好的会议协作能力,不再局限于PPT,可以共享任何多媒体资料。
   
    第六是具有更高的稳定性,由于是单芯片处理,采用嵌入式系统;传统720p是多DSP协同处理,同样也是采用嵌入式系统;另外,也有一些产品采用的是X86架构CPU加上视频采集卡方案。这三种不同高清解决方案的实现方式不一样,至臻高清是单信频,直接对1080p图像进行编解码处理,而传统720p通过多块DSP协同处理,以实现更高的清晰度。
至于通过软件实现高清的方式,更多是依靠CPU粉饰。
  
    对比这三种方案,至臻高清的稳定性最强,传统720p高清稳定性比较好,但是由于多DSP限制,不如单芯片系统。软件高清的稳定性会稍微差一些,特别是对一些专业的大型高清会议系统,软件高清会比较困难一些。
   
    另外,至臻高清有一个重要的特点,就是更高的网络带宽利用率,如何在高低带宽下实现更好的清晰度,是所有视频厂商共同的目标。科达的至臻高清做到了在1080i/p分辨率下,1-8兆就可以实现1080p;720p是768K以上带宽,4CIF是256k以上带宽,CIF是128K以上带宽。
   
    而其它厂商实现720p需要的带宽一般要超过1Mbps或更高。Cisco在1080p时需要3Mbps以上的带宽。在同等带宽条件下,至臻高清图像远远优于传统的高清产品。另外是更强的外设适应性。至臻高清可以提供更多的输入/输出分辨率选择,可适应不同制式的输入源,适应不同制式的显示设备,这让用户在部署一个系统时候会更方便。另外KEDACOM至臻高清支持通用型数字高清和模拟高清接口,在这之前,很多厂商提供的高清接口,只能用自己的高清摄像机,如果用户使用其他厂商的摄像机,就只能接入模拟高清。这种状况非常不利于用户的TCO成本考虑。

关键字:技术  实现  应用研究

编辑:潘争 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/szds/2008/0829/article_324.html
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